Littérature scientifique sur le sujet « Nicchia ecologica »

Questo paper affronta il tema dell’identità Omanita e l’ideologico religioso Islamico Ibadita. Fra gli elementi principali che caratterizzano l’Oman, si possono considerare: 1. La sua particolare configurazione geografica. 2. La sua popolazione multi-culturale e multi-religiosa sin da epoche antichissime e precedent l’Islam stesso. 3. La dottrina Islamica Ibadita. Conseguentemente, in primo luogo l’Autore si sofferma sulle particolari connotazioni geografiche dell’Oman e suoi molteplici ‘paesaggi’, i quali hanno indubbiamnete avuto un profondo impatto sugli habitat umani e la loro organizzazione all’interno delle diverse nicchie ecologiche del Paese, risalendo a secoli se non a millenni or sono. Riguardo a quest’ultimo aspetto, una delle principali connotazioni è stata quella del tribalismo e le sue complementarietà all’interno di una cornice che, in Oman, è sempre stata caratterizzata da multi-culturalità e multi-religiosità. Quindi, con l’avvento dell’Islam, un nuovo fattore si è imposto sulla scena storica omanita: l’Ibadismo e le sue dinamiche. Dopo un breve schema storico e in ampia parte riferendosi al paper precedente, il discorso puntualizza i principî base dell’Ibadismo e della sua evoluzione nel tempo, il ruolo giocato in Oman nel corso dei secoli, il suo impatto sulla società locale e il modello politico-istituzionale che esso ha contribuito a forgiare e modellare. Si tratta di una eredità culturale tramandata nei secoli fino ad oggi. Infine, l’Autore dà un rapido ma chiaro affresco dell’Ibadismo e del suo ideologico religioso oggi, il rapporto fra questa ideologia religiosa e il concetto di Modernità tecnologica e sociale, Corano e principî guida religiosi di fronte alle diversità, la risposta Ibadita di fronte a un nuovo modello di società inter-religiosa e inter-etnica.

Attività antropiche e pressioni di mercato stanno rapidamente riducendo la biodiversità. Per questa ragione, conservare il patrimonio ecosistemico, tassonomico e genetico risulta fondamentale al fine di garantire potenziale adattativo alle specie, e, in ultima analisi, un futuro sostenibile per il pianeta. Al fine di minimizzare la perdita di biodiversità, numerosi metodi sono stati proposti per priorizzare ecosistemi, specie e popolazioni. Il presente lavoro di tesi fornisce in primo luogo una revisione di tali approcci, proponendo un albero decisionale volto a favorirne un corretto utilizzo. Secondariamente, la variabilità genomica neutrale del bufalo d’acqua (Bubalus bubalis L.) è investigata per mezzo di un pannello di marcatori SNP a media densità, rivelando due centri di domesticazione (India Nord-occidentale, Cina-Indocina) e possibili rotte di migrazione per gli ecotipi ‘river’ e ‘swamp’. L’adattamento locale ad East Coast Fever, patologia endemica delle popolazioni bovine in Africa Sub-sahariana, è stato inoltre studiato in bovini autoctoni Ugandesi (Bos taurus L.) combinando tecniche di modellizzazione delle nicchie ecologiche e di genomica del paesaggio. L’approccio ha portato ad indentificare PRKG1 e SLA2 come possibili geni di adattamento. I risultati sono discussi alla luce delle possibili implicazioni nella conservazione del bufalo e nella gestione delle risorse genetiche animali Ugandesi.
Biodiversity is quickly disappearing due to human impact on the biosphere, and to market pressure. Consequently, the protection of both wild and domestic species needs to become a priority in order to preserve their evolutionary potential and, ultimately, guarantee a sustainable future for coming human generations. To date, tens of methods have been proposed to prioritize biodiversity for conservation purposes. Here, an ontology for priority setting in conservation biology is provided with the aim of supporting the selection of the most opportune methodologies given specific conservation goals. Further, two case studies are presented characterizing neutral and adaptive genomic diversity in water buffalo (Bubalus bubalis L.) and indigenous Ugandan cattle (Bos taurus L.), respectively. In particular, two independent domestication centres (North-western India and Indochina) and separate migration routes are suggested for the ‘river’ and ‘swamp’ water buffalo types. In the case of indigenous Ugandan cattle, the integration of species distribution modelling and landscape genomics techniques allowed the identification of PRKG1 and SLA2 as candidate genes for local adaptation to East Coast Fever, a vector-borne disease affecting bovine populations of Sub-Saharan Africa. Results are discussed for their implications in water buffalo conservation and Ugandan cattle adaptive management.

Attività antropiche e pressioni di mercato stanno rapidamente riducendo la biodiversità. Per questa ragione, conservare il patrimonio ecosistemico, tassonomico e genetico risulta fondamentale al fine di garantire potenziale adattativo alle specie, e, in ultima analisi, un futuro sostenibile per il pianeta. Al fine di minimizzare la perdita di biodiversità, numerosi metodi sono stati proposti per priorizzare ecosistemi, specie e popolazioni. Il presente lavoro di tesi fornisce in primo luogo una revisione di tali approcci, proponendo un albero decisionale volto a favorirne un corretto utilizzo. Secondariamente, la variabilità genomica neutrale del bufalo d’acqua (Bubalus bubalis L.) è investigata per mezzo di un pannello di marcatori SNP a media densità, rivelando due centri di domesticazione (India Nord-occidentale, Cina-Indocina) e possibili rotte di migrazione per gli ecotipi ‘river’ e ‘swamp’. L’adattamento locale ad East Coast Fever, patologia endemica delle popolazioni bovine in Africa Sub-sahariana, è stato inoltre studiato in bovini autoctoni Ugandesi (Bos taurus L.) combinando tecniche di modellizzazione delle nicchie ecologiche e di genomica del paesaggio. L’approccio ha portato ad indentificare PRKG1 e SLA2 come possibili geni di adattamento. I risultati sono discussi alla luce delle possibili implicazioni nella conservazione del bufalo e nella gestione delle risorse genetiche animali Ugandesi.
Biodiversity is quickly disappearing due to human impact on the biosphere, and to market pressure. Consequently, the protection of both wild and domestic species needs to become a priority in order to preserve their evolutionary potential and, ultimately, guarantee a sustainable future for coming human generations. To date, tens of methods have been proposed to prioritize biodiversity for conservation purposes. Here, an ontology for priority setting in conservation biology is provided with the aim of supporting the selection of the most opportune methodologies given specific conservation goals. Further, two case studies are presented characterizing neutral and adaptive genomic diversity in water buffalo (Bubalus bubalis L.) and indigenous Ugandan cattle (Bos taurus L.), respectively. In particular, two independent domestication centres (North-western India and Indochina) and separate migration routes are suggested for the ‘river’ and ‘swamp’ water buffalo types. In the case of indigenous Ugandan cattle, the integration of species distribution modelling and landscape genomics techniques allowed the identification of PRKG1 and SLA2 as candidate genes for local adaptation to East Coast Fever, a vector-borne disease affecting bovine populations of Sub-Saharan Africa. Results are discussed for their implications in water buffalo conservation and Ugandan cattle adaptive management.

I modelli meccanicistici basati sull’analisi dei tratti funzionali comportamentali (e.g. preferenze alimentari), fisiologici (e.g. vulnerabilità alla temperatura) e morfologici (e.g. forma e colore) che concorrono nell’ottimizzazione dell’incoming energetico del singolo organismo sono una soluzione pratica per fornire previsioni accurate sull’abbondanza degli organismi di una specie in un mondo in continuo cambiamento (Araujo & Rahbek 2006). Tale approccio è definito come ecomeccanica e ha rappresentato la base sulla quale costruire questo progetto di tesi. L’integrazione dei più recenti modelli biofisici e bioenergetici ha permesso di evidenziare tanto le strategie di gestione ed allocazione energetica quanto i limiti di tolleranza termica di alcune tra le specie di mitili di maggiore rilevanza ecologica a livello globale, ovvero la specie asiatica Septifer virgatus, l’invasivo in Mediterraneo Brachidontes pharaonis, l’autoctono Mytilaster minimus ed i congenerici Mytilus galloprovincialis e M. californianus. Tale approccio ha permesso di quantificare i potenziali effetti associati alla variazione termica, così come predetta dallo scenario di emissione A1B (IPCC 2007), sulle performance di accrescimento e sulla fitness delle tre specie di bivalvi presenti nel bacino del Mediterraneo (B. pharaonis, M. minimus e M. galloprovincialis). Dall’analisi dei risultati ottenuti, è emerso che ciascuna specie mostra strategie di gestione energetica e curve di tolleranza termica che sembrano coincidere con i loro attuali range di distribuzione geografica. Le simulazioni A1B suggeriscono che la sola variazione dovuta all’incremento della temperatura può non essere sufficiente a generare impatti significativi sulle risposte funzionali ecologiche di questi organismi tali da fare ipotizzare alterazioni nelle dinamiche di popolazione entro la porzione fondamentale della nicchia ecologica ossia quella che è potenzialmente occupabile anche in un contesto di cambiamenti climatici. L’approccio meccanicistico utilizzato in questa tesi, si è rivelato uno degli strumenti attualmente più adeguati nel catturare le differenze a grana fine nei processi metabolici attraverso l’intero ciclo vitale delle specie come funzione esplicita della temperatura corporea e della disponibilità di cibo. Tale approccio può facilitare la promozione di nuove prospettive sull’uso dei modelli di distribuzione delle specie finalizzate all’individuazione della nicchia fondamentale in un ambito non solo ecologico ma anche nel campo della gestione, della conservazione e negli studi degli effetti economici del global climate change. Essi permettono infatti di integrare tutte le informazioni in modo altamente razionale ed ordinato in modo da facilitare il processo ecologico predittivo; in assenza di un approccio meccanicistico infatti ‘... as an alternative, without them, all we can do is guess...’ (ad litteram Donald De Angelis in Pennisi 2012).

Un’approfondita conoscenza circa le risposte delle popolazioni selvatiche ai cambiamenti ambientali e climatici rappresenta un obiettivo primario per migliorare le politiche ambientali e promuovere la conservazione della biodiversità. La capacità di una popolazione nel rispondere ai cambiamenti che avvengono negli ecosistemi è uno dei principali fattori che può determinare la sua traiettoria nel tempo e nello spazio. La presente tesi illustra, sia da un punto di vista metodologico che applicativo, quattro studi che analizzano alcuni tipi di risposte a lungo termine delle popolazioni di uccelli, fornendo nuovi e significativi risultati in una prospettiva ecologica di ampio respiro. Il primo lavoro si è focalizzato su aspetti metodologici che riguardano la modellizzazione dei trend di popolazione al fine di fornire un utile contributo per migliorare i processi di stima. Proponendo un approccio a step multipli, il lavoro ha investigato gli effetti dell’environmental bias, causato da variazioni avvenute nello sforzo o nel disegno di campionamento nello spazio e nel tempo, e di due proprietà statistiche dei dati di conteggio, cioè overdispersion e zero inflation, sul processo di stima. I risultati hanno evidenziato che l’environmental bias è il fattore principale nel determinare differenze tra i trend stimati dai diversi modelli. In aggiunta, l’overdispersion e la zero inflation sono in grado di influenzare, anche in modo significativo, le stime, perciò devono essere tenuti in considerazione nell’approccio statistico. Nel secondo lavoro, tale proposta modellistica è stata impiegata per stimare i trend di popolazione a lungo termine per gli uccelli nidificanti in nord Italia. Inoltre, attraverso un trait-based approach, è stato investigato se specie con analoghe caratteristiche life-history ed ecologiche (traits) condividessero simili dinamiche di popolazione. I risultati hanno identificato le specie che richiedono maggiore attenzione di conservazione e per le quali sono necessarie misure di gestione per evitare ulteriori declini di popolazione in futuro. Il trait-based approach ha individuato i gruppi ecologici e funzionali sottoposti a maggiori pressioni, enfatizzando l’utilità delle informazioni dei traits in un’ottica di conservazione. Il terzo lavoro presenta un caso studio in cui si è investigata la capacità delle specie, di adattare, lungo periodi di tempo relativamente lunghi, la propria nicchia Grinnelliana realizzata come risposta ai cambiamenti ambientali. Inoltre, si è valutato se i cambiamenti di nicchia fossero collegati ai trend di popolazione, ottenuti dal precedente lavoro, e ai traits delle specie. L’analisi ha evidenziato che la conservazione della nicchia non è una condizione ubiquitaria, e alcune specie la stanno anzi modificando. In aggiunta, si è dimostrata un’associazione non casuale tra i cambiamenti di nicchia e i trend di popolazione, così come una relazione tra i cambiamenti di nicchia e i gruppi ecologici e funzionali. L’ultima ricerca ha investigato gli effetti di eventi climatici estremi, il cui crescente aumento di frequenza e intensità pone nuove sfide per la conservazione della biodiversità. Usando il programma di censimento a lungo termine degli uccelli nidificanti nel Regno Unito (UK BBS), e attraverso un’analisi condotta su specie multiple, si è studiato l’effetto degli eventi estremi e sono state identificate le specie con maggiore sensibilità nelle risposte. I risultati hanno evidenziato ampi effetti degli eventi climatici estremi sull’abbondanza delle popolazioni, suggerendo che essi potrebbero rappresentare un fattore chiave nel plasmare le future dinamiche di popolazione. I dati a lungo termine si sono rivelati essere di estrema importanza per valutare le risposte delle popolazioni ai cambiamenti ambientali, e sono essenziali per arrivare ad una comprensione esaustiva dei processi ecologici che possono influenzare le biocenosi e gli ecosistemi.
An extensive knowledge about population responses to ongoing environmental and climatic changes is a primary goal to enhance environmental policies and promote biodiversity conservation. The capacity of a population in responding to rapid changes occurring within ecosystems is one of the most important aspects that can determine its trajectory over space and time. This thesis describes four studies that analyse some long-term responses of bird populations from both a methodological and applicative point of view, providing novel and valuable findings not only for bird studies but also in a broad ecological perspective. The first research focused on some methodological issues in population trend modelling. Changes in population size over time (i.e. population trends) are one of the clearest responses of populations to environmental changes and represent a key tool for wildlife conservation. Thus, improving the capacity of estimating trends is pivotal. The study investigated the effects of the environmental bias, which may affect many existing surveys because of a variation in the sampling effort or design over space and time, and of two statistical properties of count data, namely overdispersion and zero inflation, on the estimation process of population trends. A multi-step modelling approach was proposed, and findings highlighted that the environmental bias was the most important factor that causes differences in trend estimates across models. Additionally, overdispersion and zero inflation can influence, also significantly, the estimates, and modelling frameworks should consider their evaluation in the statistical approach. In the second work, this modelling framework was applied to assess the long-term population trends for common breeding birds at regional scale (northern Italy). Additionally, through a trait-based approach, the study investigated whether species with similar life-history and ecological traits shared similar population dynamics. Findings allowed identifying species that need more conservation attention and for which management measures are required to avoid further population declines. The trait-based approach allowed identifying which ecological and functional groups need greater attention, emphasising the usefulness of traits’ information to plan further studies aimed at identifying the drivers at the basis of the observed population changes. Then, the third study focused on niche modelling to understand whether a species can adapt its realised Grinnellian niche along relatively long-term periods as results of ongoing environmental changes. Moreover, the study assessed whether the observed changes were linked to population trends, obtained from the previous work, and to species traits. The multi-species analysis on common breeding birds highlighted that niche conservatism is not a ubiquitous condition, and some species are changing their niches. Findings also showed the existence of non-random associations between niche changes and both population trends and groups of species sharing similar life-history and ecological traits. The last research dealt with assessing the effects of climate change on bird populations focusing on the extreme climatic events, which exacerbation and increase in frequency poses new global challenges for nature conservation. Using the UK Breeding Bird Survey, a long-term large-scale monitoring program, a multi-species analysis investigated how populations respond to extreme climatic events and which species are more sensitive to such climatic conditions. Findings highlighted widespread effects of extreme climatic events on the abundance of bird populations, suggesting that they could be a key driver for shaping future population dynamics. Long-term data revealed to be extremely important for assessing responses of populations in a changing environment and are essential to achieve a comprehensive perspective of ecological processes that can affect biocenoses and ecosystems.

The research turned to the Sicilian pond turtle, Emys trinacris, recently distinguished from the congener Emys orbicularis (FRITZ et al., 2005; 2006). It is an endemism of Sicily spread throughout the region in a fragmented way (DI CERBO, 2011), from sea level up to about 1000 m asl (MARRONE et al., 2016), which colonizes a good variety of environments (marshes and lagoons, ponds in agro-pastoral context, mountain ponds, artificial reservoirs) (TURRISI, 2008). With regard to the study of the trophism of this species, the analysis of trophic niches is particularly relevant in this specific case to determine the level of competition between species (BALZANI et al., 2016) and the effects on the target species. Studies on fecal contents are traditionally applied which, however, although easy to apply, do not provide information on the long term and on how the diet changes over time (BOECKLEN et al., 2011). On the contrary, the analysis of the stable isotopes (SIA) of carbon (δ13C) and nitrogen (δ15N) provides information on the trophic resources actually used as well as on trophic behavior (MIDDELBURG, 2014). The study was conducted in two areas identified on the Sicilian territory and characterized from an environmental point of view: 1. WWF Nature Reserve “Lago Preola - Gorghi Tondi” (TP); 2. Wetlands in the Bosco della Ficuzza nature reserve, Rocca Busambra, Bosco del Cappelliere and Gorgo del Drago (PA). The research was carried out through periodic captures of terrapins operated in colonized habitats, using methodologies widely tested in other populations of E. orbicularis in mainland Italy (CANESSA et al., 2016) and on E. trinacris in Sicily (OTTONELLO et al. , 2016), and shared at ministerial level (LO VALVO et al., 2016). The individuals were therefore captured with the aid of primed pots and pots of the "bertovelli" type (without bait) depending on the type of environment. The same pots were also used to capture the alien species present in cohabitation with Emys (mainly fish, shrimp). The animals were temporarily housed for the collection of morphological parameters and tissue and sexing samples. Blood and horn samples are taken from all animals for subsequent dietary analysis. The overlap of isotopic niches has been studied by applying recent investigation methodologies that involve the use of stable isotopes of Nitrogen and Carbon, through blood and horny material samples (PEARSON et al., 2013; BALZANI et al., 2016) from marsh terrapins and potentially competing species. The analysis was carried out through a collaboration with the Department of Earth and Sea Sciences of the University of Palermo. All analyzes were carried out with the help of the packages available in the R4.04 software (R CORE TEAM 2021). Information on inter- and intraspecific variability in isotopic niche size and trophic diversity was obtained using the metrics proposed by LAYMAN et al. (2007) with the package R SIAR - Stable Isotope Analysis in R (Parnell et al. 2010) and SIBER (Stable Isotope Bayesian Ellipses in R). During the sessions held in 2018 (2) and 2019 (3), 109 terrapins were captured respectively in the Lago Preola Reserve - Gorghi Tondi and 42 terrapins in the Bosco Ficuzza Reserve. In the Lago Preola - Gorghi Tondi Reserve, 84 allochthonous fish were also caught: 44 Cyprinus carpio and 40 Gambusia holbrooki. As reported by OTTONELLO et al., (2021), also in this study the fishes appear to colonize exclusively the Gorgo Medio - Gorgo Alto system, while there are no fish in the Gorgo Basso. In the Gorgo Lungo pond, no fish or other species of alien terrapins have been found. The trophic strategy of the Sicilian terrapin populations in the investigated areas reflects what has already been indicated for Emys orbicularis (FICETOLA et al., 2006; OTTONELLO et al., 2021), following a substantially opportunistic and generalist scheme. The main preys are aquatic invertebrates, while terrestrial ones are rarer (OTTONELLO et al., 2021). In the case of the population of the Lago Preola and Gorghi Tondi Reserve, as already described by OTTONELLO et al., (2017), the individuals of terrapins captured in the 3 Gorghi present significant differences especially as regards the Body Condition Index (BCI), therefore it is possible to distinguish on the one hand the individuals coming from the Gorgo Basso and on the other hand those coming from the Gorgo Medio-Gorgo Alto system. By comparing the biometric data collected in the two study areas, considering BCI, SCL and weight, the individuals of the Gorgo Lungo are significantly different compared to the individuals of the Lago Preola and Gorghi Tondi Reserve for all the variables considered, with terrapins of the Gorgo Lungo on average larger than those from coastal sites. Analyzing the isotopic contents of the blood of males and females of Emys no significant differences were detected by comparing the sites and periods of capture. On the other hand, comparing the isotopic contents of the horny material of Emys, Gorgo Basso would differ from both Gorgo Alto and Gorgo Medio, while Alto and Medio would be similar. This would be valid above all for δ15N, while the variability for δ13C is less evident. OTTONELLO et al. (2016) hypothesize that the evident differences both biometric and in the productivity and growth of terrapins detectable between Gorgo Basso and the Gorgo Alto and Gorgo Medio systems can be traced back to the presence only in the Gorgo Alto and Gorgo Medio of fish species such as carp and gambusia , species that can have a significant impact on the macrobenthic component of colonized water bodies (CAGLE, 1946; GIBBONS, 1982; MACCULLOCH & SECOY, 1983; DUNHAM & GIBBONS, 1990, OTTONELLO et al., 2016). For this reason, the isotopic content of the fish species present was also tested, to evaluate their position in the trophic chain. Applying the metrics proposed by LAYMAN et al. (2007a), considering the isotopic traces of Emys nails, it is observed that the NR and CR values are substantially comparable in the terrapins coming from the single site. Comparing terrapins and fishes, the NR values would be slightly higher in Emys than in carp and allies with gambusia, indicating a similar ability to exploit resources at different trophic levels, also the CR values would be substantially similar between Emys and fish. The values of TA and CD in the terrapins of the Gorgo Medio e Alto are lower than especially in the Gorgo Alto indicating a greater amplitude, albeit slight, of the trophic niche in the fish. Comparing the data obtained between Gorgo Basso and Gorgo Medio / Alto, also in this case Gorgo Basso confirms that it has a different trend compared to the other two, with overall higher values attesting to trophic niches and availability of greater resources than Gorgo Alto and Medio. The corrected standard ellipse (SEAc), in the case of the isotopic traces of Emys nails, visually confirms what has been described, reporting a substantial overlap between the isotopic niches of the terrapins in the different sites, with a much wider niche for those coming from Gorgo Basso . These ellipses overlap only partially with those of the Gorgo Alto and Medio terrapins. Analyzing the isotopic niches and their overlap in males and females of the Gorgo Lungo, the values of the Layman metrics are substantially similar if we consider the samples derived from the nails, with a greater variability of basal sources in males (male CR> female CR) and on the contrary, a greater capacity of females to exploit the available resources (NR males

Le moderne tecnologie di Next Generation Sequencing sono un componente cruciale nello studio di microrganismi e comunità microbiche grazie all’enorme quantità di dati fornita in breve tempo. Con queste tecnologie è possibile identificare e caratterizzare i microrganismi utilizzando un ampio numero di tool bioinformatici che possono sostituire le classiche tecniche di tipizzazione in vitro, portando un risparmio di tempo e risorse. La genomica e la metagenomica possono essere applicate a vari campi e forniscono informazioni sia riguardo un singolo organismo, sia su intere comunità microbiche. I nostri studi sono stati concentrati su due nicchie ecologiche: matrici alimentari e microbiota intestinale umano, entrambi importanti per la salute umana. Un prima parte della tesi descrive la comparazione genomica di 12 ceppi di Leuconostoc carnosum isolati da prodotti a base di carne. Questo batterio è un noto colonizzatore di queste matrici, ricopre un ruolo nel loro deterioramento, ma alcuni ceppi presentano effetti utili alla preservazione. Abbiamo eseguito un sequenziamento whole genome per tutti i ceppi, e dopo l’assembly sono state identificate le caratteristiche genomiche, la presenza di plasmidi, di geni responsabili di antibiotico-resistenza, produzione di batteriocine, sintesi di ammine biogene e abbiamo ricostruito i loro pathway metabolici. La comparazione ha rivelato che i ceppi sono strettamente correlati e condividono la maggior parte delle caratteristiche metaboliche, evidenziando l’adattamento all’ambiente di isolamento grazie alle 23 peptidasi presenti nel genoma core. Questo studio fornisce un approfondimento genomico e metabolico su questo batterio ubiquitario nei prodotti a base di carne. Un secondo progetto della tesi è stato indirizzato a indagare la presenza delle beta-glucuronidasi (GUS) nel microbiota intestinale umano attraverso una strategia metagenomica inedita. Le GUS prodotte dai batteri del microbiota sono capaci di rimuovere le porzioni di acido glucuronico da molti composti e metaboliti, come farmaci e xenobiotici. Queste molecole vengono coniugate con l’acido glucuronico nel fegato per l’escrezione attraverso il tratto gastrointestinale, quindi l’azione enzimatica potrebbe riattivarle permettendone il riassorbimento comportando un’alterazione dell’efficacia del farmaco ed effetti negativi sulla salute. Le GUS sono organizzate in classi in base alle differenze nel loro sito catalitico. Sono stati utilizzati 60 metagenomi ottenuti con shotgun sequencing provenienti da soggetti sani divisi in coorti in base alla provenienza geografica. Da questo set di dati, è stata definita la composizione batterica ed è stata sviluppata ed impiegata una nuova strategia per indagare la distribuzione delle diverse GUS. La beta diversità calcolata con gli indici di Jaccard e Bray-Curtis è stata impiegata per determinare le distanze tra i campioni e determinare le differenze tra essi in termini di distribuzione del tipo di GUS e abbondanza dei batteri che le contengono. Poiché alle differenze strutturali dell’enzima corrisponde una diversa specificità di substrato, e considerando la proporzione delle comunità batteriche contenenti GUS, possiamo valutare che la composizione del microbiota può alterare l’escrezione di alcuni farmaci o xenobioti e determinare un’ampia variabilità interindividuale in termini di risposta al farmaco. Un’ultima parte del progetto di tesi descrive l’applicazione dell’approccio metagenomico in due diversi studi: il primo incentrato a indagare la composizione microbica di campioni fecali arricchiti per identificare specie intestinali capaci di degradare la mucina, e il secondo focalizzato sulla descrizione del microbiota di larve di Hermetia illucens allevate per consumo umano o animale.
The modern Next Generation Sequencing technologies represent a crucial component in the study of microorganisms and microbial communities thanks to the huge quantity of data they can provide in a short period of time. These technologies allow the identification and characterization of microorganisms exploiting a vast number of bioinformatic tools that can replace the standard in vitro typing techniques, resulting in savings of time and resources. Genomics and metagenomics can be applied in different fields and they can provide information on single microorganism or on entire microbial communities. We focused our studies on two ecological niches: food matrices and human gut microbiome, due to their relevance to human health. The first work of this thesis is a comparative genomic study of 12 Leuconostoc carnosum strains isolated from meat-based products. This bacterium is a known colonizer of meat-based food matrices, it plays a role in spoilage, but preservative effects have also been proposed for some strains. In our study we performed whole genome sequencing for all the strains, and after genome assembly we identified their genomic features, the presence of plasmids, and genes related to antibiotic resistance, bacteriocins production, biogenic amines synthesis. We also reconstructed their metabolic pathways. The comparison revealed that the strains are closely related and share most of the metabolic features, confirming the adaptation to the meat environment due to the presence of 23 peptidase genes in their core genome. With this study we provided a deeper insight into the genomic and metabolic features of this bacterium ubiquitous in meat products. The second project of the thesis aimed to investigate through an inedited metagenomic strategy the presence of beta-glucuronidases (GUS) in the human gut microbiome. Beta-glucuronidases (GUS) produced by gut microbiome bacteria can remove glucuronic acid moieties from a vast range of compounds and metabolites, like drugs and xenobiotics. These molecules are conjugated with glucuronic acid in the liver to be excreted in the gastrointestinal tract, so the action of GUS may reactivate them allowing the reabsorption, with unpredictable and different efficacy of drugs and negative effect on health. GUS are classified in classes by the differences in the catalytic site. 60 shotgun sequenced metagenomic samples from healthy subjects, ascribed to five geographically distinct cohorts, have been retrieved. From this dataset, bacterial composition has been defined and a novel pipeline to investigate distribution the different GUS has been developed and utilized. Beta-diversity calculated on Bray-Curtis dissimilarity index has been used to determine the distances among samples and determine the differences among samples in terms of GUS type distribution and abundance of bacteria containing GUS. Since the structural differences in the enzyme involve a different substrate specificity, and taking into account the ratio of bacterial community harbouring GUS genes, we can assess that the microbiota composition can alter the excretion of certain drugs or xenobiotics, and determine a wide interindividual variability in terms of response to drugs. In the third part of the thesis, I present metagenomic analysis carried out in two other different studies, the former aimed to investigate the microbial composition in enriched human faecal samples to identify gut mucin degraders, and the latter focused on the description of the microbiota of Hermetia illucens larvae reared for food or feed consumption.

Genesi e fortuna del termine "sviluppo sostenibile". Tappe fondamentali della maturazione della consapevolezza ambientale: Il rapporto Meadows, la Conferenza di Stoccolma, il Rapporto Brundtland. La Conferenza di Rio: Agenda 21, equità inter- e intra-generazionale. Concetti chiave della letteratura ambientale: Ecosviluppo, carrying capacity, impronta ecologica, self-reliance. Casi studio: Esempi di politiche ambientali canadesi: Task Force To Bring Back The Don, Hamilton Harbor Remedial Action plan, Vision 2020. L'obiettivo dichiarato della sostenibilità costituisce un potente volano politico - sia nel caso di iniziative top-down (istituzionali) che bottom-up (di iniziativa popolare) - indipendentemente dal miglioramento effettivo della qualità ambientale. Casi studio italiani: Agenda 21 romana, Parco della Caffarella a Roma. Applicazione del paradigma della complessità all'ecologia: olismo, concetto di ecosistema e sue applicazioni alla gestione antropica del territorio. Il progetto come produzione di complessità, rivalutazione dell'errore, contributo dell'approccio esosistemico alla pianificazione. Conclusioni: l'applicazione del concetto di "nicchia ecologica" al fenomeno urbano fornisce un interessante strumento di lettura delle iniziative sul territorio, fuori dalla retorica anche ambientalista con il quale vengono generalmente presentate.

La presente ricerca si inserisce all'interno del panorama del naturalismo filosofico e più nello specifico all'interno della metaetica naturalizzata. Concentrando la propria attenzione sulle ricerche contemporanee in ambito della teoria dell'evoluzione darwiniana (sintesi estesa, teoria della costruzione della nicchia e sistemi di sviluppo) e sulle prospettive situate nell'ambito della nuova scienza cognitiva (4E cognition, mente estesa, distribuita etc.), il lavoro prova a offrire un punto di vista ecologico e relazionale sulla nozione di soggettività.